[發明專利]一種基于掃描線處理的指針式儀表自動讀數方法

在審

• 申請號: 201610074160.X
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105740829A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 孔銳;揭英達;程霖
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

技術領域

本發明涉及圖像處理研究領域，特別涉及一種基于掃描線處理的指針式儀表自動讀數方法。

背景技術

指針式儀表因結構簡單、價格便宜、便于維護等優點，目前仍廣泛應用于電力、交通和居民生活中。人工讀數的精度和速度均容易受自身因素影響。特別是面對一些不適宜人靠近的惡劣環境下的儀表讀數問題，更需要一種儀表自動讀數技術來取代人工讀數。由于機器視覺比人類的生理視覺更具優勢，它更加準確、客觀和穩定，因而圖像識別技術就成為指針式儀表自動讀數的重要應用手段。

現在基于圖像識別的指針式儀表自動讀數算法，大多數是在理想環境下進行的，大體上分三步實現：第一步是指針提取，實現方法包括減影法、顏色空間法、閾值法、邊緣提取法等；第二步是指針定位，實現方法包括利用Hough變換來檢測指針等；第三步是讀數計算，實現方法包括角度法和距離法等。但在實際應用中，光照不均勻或遮擋等因素對讀數的精度和速度均有嚴重影響，直接應用上述算法無法得到理想的結果。

針對光照不均勻情況，不少文獻也提出過解決算法，例如李學聰，汪仁煌等2012年在《電測與儀器》雜志上提出的指針式儀表圖像的六步預處理方法；汪志敏，汪仁煌2014年在《工業控制計算機》雜志上發表的《指針式儀表圖像預處理及分割研究》，提到采用同態濾波技術來處理光照不均勻現象。上述方法雖然能解決一定光照變化問題，但是運算量都很大，不適合用在實時性要求較高的場合。

另外，針對Hough變換本身的計算量比較大的問題，也有不少文獻提出解決算法。例如陶冰潔，韓佳樂等2011年在《光電工程》雜志上發表的《一種實用的指針式儀表讀數識別方法》，該方法提出采用雙閾值Hough變換，僅把位置在指針角度范圍內的像素點進行變換；李靜，張寧等2015年公開的《Hough變換的改進及其在指針式水表識別過程中的應用》，該方法提出對水表中像素灰度值在一定范圍內的像素點進行變換；段汝嬌等提出了一種基于改進Hough變換的直線快速檢測算法，該算法是先對前景像素進行聚類，然后進行感知編組細分成許多小直線段，最后采用隨機Hough變換對直線段進行檢測。在一定程度上，這些方法均能減少進行Hough變換的像素點數，提高了檢測速度，但檢測的準確性還是不夠理想。

為此，研究一種讀數精度高、讀取速度快的指針式儀表自動讀數算法，具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于掃描線處理的指針式儀表自動讀數方法，該算法可以在非均勻光照下仍能夠實現高精度、高讀數速度，且讀數速度可調節。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種基于掃描線處理的指針式儀表自動讀數方法，包括步驟：首先采用單尺度Retinex算法對原始圖像進行光照處理，接著將圖像二值化，然后基于行掃描線處理的方法提取出特征像素點，對特征像素點進行Hough變換檢測指針直線，最后采用角度法計算讀數；所述基于行掃描線處理的方法是指對圖像中的每一行進行掃描，提取該行中的連續段，搜索連續段的長度小于等于指針線寬度的連續段，將該連續段的線段中點作為特征像素點。通過采取Retinex算法可以減少非均勻光照對后續算法的影響，通過采用基于行掃描線處理的方法可以減少參與Hough變換的像素點數，從而降低計算量。

優選的，所述采用單尺度Retinex算法對原始圖像進行光照處理的步驟是：

r(x,y)＝logR(x,y)

=logi(x,y)L(x,y);]]>

≈logi(x,y)-log(F(x,y)*i(x,y))